(57)【要約】【課題】機械的な支持部を設けることなく、ピストンとシリンダとの間の接触を簡易な構成にて低減させることが可能な振動型圧縮機を提供する。【解決手段】リニアモータの可動子には、外側ヨーク１０４ごとに独立して巻かれ、ピストン１０２の位置を径方向に制御する支持用コイル１０７を設け、内側ヨーク１０２ａとともにメイン磁石１０２ｂおよびサイド磁石１０２ｃにてピストン１０２を構成し、支持用コイル１０７に流す電流を制御することにより、内側ヨーク１０２ａに働く吸引力を調整し、ピストン１０２とシリンダ１０３との間にギャップを確保しながら、ピストン１０２とシリンダ１０３とを非接触状態に保つようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、
前記ピストンを収容するシリンダと、
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
前記ピストン、シリンダおよびリニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周を覆うように巻かれ、前記ピストンを軸方向に駆動する駆動用コイルと、
前記ケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。
【請求項２】
内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
作動ガスが封入された圧力容器を構成し、前記ピストンに対するシリンダの役割を兼ねるケーシングとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、
前記ケーシングの外側に配置され、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、
前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。
【請求項３】
軸方向に往復可能なピストンと、
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
前記リニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングと、
前記ケーシングに接続され、前記ピストンを収容するシリンダとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに連結された内側ヨークと、
前記内側ヨークに一体的に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、
前記シリンダまたはケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンは、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の振動型圧縮機。
【請求項５】
前記永久磁石は、径方向の磁極が互いに異なるように着磁されたメイン磁石とサイド磁石とを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の振動型圧縮機。
【請求項６】
前記支持用コイルのうちのいずれか１つに電流を流すとともに、その支持用コイルと周方向に隣接する支持用コイルに対してより小さな電流を逆方向に流すことにより、前記ピストンの位置を径方向に制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の振動型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動型圧縮機に関し、特に、スターリング冷凍機などの冷凍機に使用される振動型圧縮機に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
理科学機器や試験装置などを冷却する場合、エネルギー効率に優れ、軽量・小型で、環境に優しいスターリング冷凍機が用いられている。
図６は、従来のスターリング冷凍機の概略構成を示す横断面図である（特許文献１）。
図６において、スターリング冷凍機１００Ａには、直線往復運動を行なうピストン１およびディスプレーサ２を含むシリンダ３が設けられ、ディスプレーサ２にはロッド２が形成されている。そして、ピストン１には、軸方向中心部に配置された摺動穴１ａが形成され、ディスプレーサ２に形成されたロッド２ａは摺動穴１ａを貫通している。ここで、ピストン１およびディスプレーサ２はシリンダ３の内周摺動面３ａに対して滑らかに摺動可能に設けられている。
【０００３】
また、ディスプレーサ２に形成されたロッド２ａの上部には、ピストン支持ばね５およびディスプレーサ支持ばね６の中心部が固定されている。なお、ピストン支持ばね５およびディスプレーサ支持ばね６は、スパイラル状の円盤型のパネル形状を有している。
そして、ピストン１は、ケーシング１５に固定された支持部材１４Ａに支持されるピストン支持ばね５によって、ケーシング１５に対して弾性的に固定されている。また、ディスプレーサ２も支持部材１４Ｂに支持されるディスプレーサ支持ばね６によって、ケーシング１５に対して弾性的に固定されている。
ここで、シリンダ３により形成される内部空間は、ピストン１によって作動空間７および背面空間８に分割され、作動空間７および背面空間８にはヘリウムガス等の作動媒体が高圧状態で充填されている。
【０００４】
また、スターリング冷凍機１００Ａにはリニアモータ１６が設けられ、リニアモータ１６は、シリンダ３側に固定される内側ヨーク１３、内側ヨーク１３に対して所定の間隙を設けて配置され、ボビン／コイル９ａを内包する外側ヨーク９ｂからなる外側ヨーク本体９、およびピストン１に取付けられ、内側ヨーク１３と外側ヨーク９ｂとの間隙に配置される永久磁石１２が設けられている。外側ヨーク９ｂは、支持部材１４Ａに支持された位置決めブロック１０ａ、１０ｂにより、ケーシング１５側に固定されている。
【０００５】
ピストン１はリニアモータ１６の作用により所定の周期で軸方向に往復運動する。このピストン１の往復運動により、作動媒体は作動空間７内で圧縮および膨張が繰り返される。また、ディスプレーサ２は、作動空間７内で圧縮および膨張される作動媒体の圧力変化により直線的に往復運動する。
また、作動空間７は、ディスプレーサ２によってさらに圧縮空間７ａおよび膨張空間７ｂに分割され、圧縮空間７ａと膨張空間７ｂとは再生器４を介して連結されている。そして、膨張空間７ｂにおける作動媒体により、シリンダ３の先端部のコールドヘッド３ｃにおいて冷熱の発生がなされる。
【０００６】
また、例えば、特許文献２には、駆動時の圧縮ガスをピストンあるいはシリンダに流入させ、ピストンとシリンダとの間の間隙に噴出させることにより、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させる方法が開示されている。
また、例えば、特許文献３には、ピストン軸を軟磁性体で形成して電磁石にて吸引する磁気ベアリング方式を用いることにより、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させる方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３５６６４７号公報
【特許文献２】特表平９−５１０５３４号公報
【特許文献３】特開平７−４７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６のスターリング冷凍機では、ピストン１は、ピストン支持ばね５によって支持されているだけで、シリンダ３と摺動するように構成されている。このため、ピストン１の摩擦によってピストン１とシリンダ３との間の隙間が大きくなって冷却性能が低下したり、ピストン１とシリンダ３との間に摩擦粉が噛み込まれて駆動不能になったりするという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された方法では、ピストンとシリンダに特殊な加工が必要となり、部品の複雑化や部品点数の増加を招くことから、コストアップを招くという問題があった。また、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させるために、ピストンの圧縮時の圧力差を利用していることから、ピストンとシリンダとを完全に非接触とすることはできず、ピストンおよびシリンダの寿命に限界があった。
【０００９】
また、特許文献３に開示された方法では、ピストンとシリンダと軸方向の位置の調整が主目的であり、ピストンとシリンダとの間の径方向の位置の調整は考慮されないという問題があった。また、ピストンシャフトが吸引されることから、軸方向の長さを確保しなければならず、振動型圧縮機の大型化を招くという問題があった。
さらに、ピストンを支持する支持ばね自体の径方向の剛性を高めてピストンとシリンダとの間の接触を低減させる方法も考えられるが、この方法では、ピストンの変位時に支持ばねに発生する応力が増大し、振動型圧縮機の信頼性が低下するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、機械的な支持部を設けることなく、ピストンとシリンダとの間の接触を簡易な構成にて低減させることが可能な振動型圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の振動型圧縮機によれば、内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、前記ピストン、シリンダおよびリニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれ、前記ピストンを軸方向に駆動する駆動用コイルと、前記ケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、支持用コイルに電流を流すことで、ピストンの位置を径方向に制御することが可能となり、ピストンとシリンダとを非接触状態に保ちながら、ケーシング内でピストンを支持することが可能となる。このため、ピストンを支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストンとシリンダとの間の摩擦を伴うことなく、ピストンを軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２記載の振動型圧縮機によれば、内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、作動ガスが封入された圧力容器を構成し、前記ピストンに対するシリンダの役割を兼ねるケーシングとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、前記ケーシングの外側に配置され、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。
これにより、リニアモータの固定子をケーシングの内側に収容する必要がなくなり、リニアモータの固定子を作動ガスと分離することができる。このため、作動ガスの汚染源を減少させることが可能となり、冷却性能の劣化を抑制することが可能となるとともに、振動型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項３記載の振動型圧縮機によれば、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、前記リニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングと、前記ケーシングに接続され、前記ピストンを収容するシリンダとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに連結された内側ヨークと、前記内側ヨークに一体的に設けられた永久磁石と、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、前記シリンダまたはケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、ピストンをその推力の発生部と分離することができ、内側ヨークと外側ヨークとの間にシリンダが配置されないようにして、内側ヨークと外側ヨークとの間のギャップを低減することができる。このため、内側ヨークと外側ヨークとの間で構成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、同じ推力を発生させるために必要な駆動用コイルへの供給電流を低減させることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の振動型圧縮機によれば、前記ピストンは、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成されることを特徴とする。
これにより、部品点数を削減しつつ、ピストンの位置を径方向に制御することが可能となるとともに、軸方向の長さを短尺化することができ、振動型圧縮機のコンパクト化および低価格化を実現しつつ、振動型圧縮機の超寿命化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項５記載の振動型圧縮機によれば、前記永久磁石は、径方向の磁極が互いに異なるように着磁されたメイン磁石とサイド磁石とを備えることを特徴とする。
これにより、ピストンが左右どちらかに変位することで、外側ヨークに向かって吸引力を働かせることができ、常に中立位置への復元力を働かせることができる。このため、この復元力と作動ガスのガスばね力と可動部の慣性力とを調整することで、ピストンの軸方向運動の共振を実現することが可能となり、機械的な円盤状のばね等を不要として、軸方向の長さを短くすることができる。
【００１７】
また、請求項６記載の振動型圧縮機によれば、前記支持用コイルのうちのいずれか１つに電流を流すとともに、その支持用コイルと周方向に隣接する支持用コイルに対してより小さな電流を逆方向に流すことにより、前記ピストンの位置を径方向に制御することを特徴とする。
これにより、ピストンの位置を径方向に制御する際に、ピストンの径方向に推力のばらつきが発生することを防止することができ、ピストンの傾きを防止して径方向の中立位置にピストンを安定して保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルを設けることにより、ピストンとシリンダとを非接触状態に保ちながら、ケーシング内でピストンを支持することが可能となる。このため、ピストンを支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストンとシリンダとの間の摩擦を伴うことなく、ピストンを軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る振動型圧縮機について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図、図２は、図１の振動型圧縮機の一部を拡大して示す横断面図である。
【００２０】
図１および図２において、振動型圧縮機には、１対の対向可動振動式のピストン１０２、ピストン１０２を収容するシリンダ１０３、ピストン１０２を軸方向に駆動する１対のリニアモータが設けられ、これらのピストン１０２、シリンダ１０３およびリニアモータはケーシング１０１に収容されている。なお、振動型圧縮機の内部には、数ＭＰａ程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング１０１は圧力容器を構成することができる。また、ピストン１０２の外側には、径方向に微小の隙間を介してシリンダ１０３が配置され、ピストン１０２の挿入時の多少の摺動を考慮して、ピストン１２またはシリンダ１０３の少なくともどちらか一方の表面は固体潤滑材でコーティングしてもよい。
【００２１】
ここで、リニアモータには、ケーシング１０１の内部に固定された固定子およびピストン１０２に固定された可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン１０２に一体的に設けられたメイン磁石１０２ｂおよびその両側に配置された１対のサイド磁石１０２ｃが設けられている。なお、ピストン１０２には、内側ヨーク１０２ａが設けられ、メイン磁石１０２ｂおよびサイド磁石１０２ｃは、内側ヨーク１０２ａとともにピストン１０２を構成することができる。ここで、内側ヨーク１０２ａは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石１０２ｂおよびサイド磁石１０２ｃは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石１０２ｂおよびサイド磁石１０２ｃは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。なお、ピストン１０２は、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成するようにしてもよい。
【００２２】
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石１０２ｂの外周を覆うように巻かれ、ピストン１０２を軸方向に駆動する駆動用コイル１０６、駆動用コイル１０６を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク１０４、外側ヨーク１０４ごとに独立して巻かれ、ピストン１０２の位置を径方向に制御する支持用コイル１０７が設けられている。そして、駆動用コイル１０６は、支持部材１０５を介してケーシング１０１にて支持されている。なお、外側ヨーク１０４は、珪素鋼板などが多層積層されたブロックにて構成することができ、例えば、周方向に８分割して配置することができる。そして、駆動用コイル１０６には交流電源、支持用コイル１０７にはそれぞれ独立して直流電源に接続されている。
【００２３】
また、シリンダ１０３上には、ピストン１０２とシリンダ１０３との間のギャップを検出する位置検出器１０８が周方向に少なくとも４個以上配置されている。
そして、例えば、駆動用コイル１０６に時計回りに電流を流すと、磁束が右から左に内側ヨーク１０２ａを流れ、外側ヨーク１０４とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石１０２ｂによる磁束との相互作用によって左方向に推力が発生し、右側のピストン１０２を左向きに移動させることができる。また、駆動用コイル１０６に流す電流を逆向きにすることにより、逆方向に推力が発生し、ピストン１０２を逆向きに移動させることができる。このため、駆動用コイル１０６に正弦波などの交流電流を流すことで、ピストン１０２を往復運動させることができる。
【００２４】
また、位置検出器１０８にて、ピストン１０２が径方向のどちら側に寄っているかを検出し、その検出結果に基づいて支持用コイル１０７に流す電流を制御することができる。そして、支持用コイル１０７に流す電流を制御することにより、内側ヨーク１０２ａに働く吸引力を調整し、ピストン１０２とシリンダ１０３との間にギャップを確保しながら、ピストン１０２とシリンダ１０３とを非接触状態に保つことができる。
【００２５】
これにより、支持用コイル１０７に電流を流すことで、ピストン１０２の位置を径方向に制御することが可能となり、ピストン１０２とシリンダ１０３とを非接触状態に保ちながら、ケーシング１０１内でピストン１０２を支持することが可能となる。このため、ピストン１０２を支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストン１０２とシリンダ１０３との間の摩擦を伴うことなく、ピストン１０２を軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。
【００２６】
また、メイン磁石１０２ｂの両側にサイド磁石１０２ｃを配置することにより、ピストン１０２が左右どちらかに変位した時に、外側ヨーク１０４に向かって吸引力を働かせることができ、常に中立位置への復元力を働かせることができる。このため、この復元力と作動ガスのガスばね力と可動部の慣性力とを調整することで、ピストン１０２の軸方向運動の共振を実現することが可能となり、機械的な円盤状のばね等を不要として、軸方向の長さを短くすることができる。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、ピストン１０２の径方向の位置を検出するために位置検出器１０８を設ける方法について説明したが、位置検出器１０８は必ずしも設ける必要はなく、駆動用コイル１０６の電流波形をモニタするなどしてピストン１０２の挙動を確認しながら、支持用コイル１０７に流す電流を調整するようにしてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
図３において、振動型圧縮機には、１対の対向可動振動式のピストン２０２およびピストン２０２を軸方向に駆動する１対のリニアモータが設けられ、これらのピストン２０２およびリニアモータは、ピストン２０２に対するシリンダの役割を兼ねるように構成されたケーシング２０１に収容されている。なお、振動型圧縮機の内部には、数ＭＰａ程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング２０１が圧力容器を構成することができる。
【００２９】
ここで、リニアモータには、ケーシング２０１の外部に固定された固定子およびピストン２０２に固定された可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン２０２に一体的に設けられたメイン磁石２０２ｂおよびその両側に配置された１対のサイド磁石２０２ｃが設けられている。なお、ピストン２０２には、内側ヨーク２０２ａが設けられ、メイン磁石２０２ｂおよびサイド磁石２０２ｃは、内側ヨーク２０２ａとともにピストン２０２を構成することができる。ここで、内側ヨーク２０２ａは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石２０２ｂおよびサイド磁石２０２ｃは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石２０２ｂおよびサイド磁石２０２ｃは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。なお、ピストン２０２は、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成するようにしてもよい。
【００３０】
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石２０２ｂの外周を覆うように巻かれ、ピストン２０２を軸方向に駆動する駆動用コイル２０６、駆動用コイル２０６を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク２０４、外側ヨーク２０４ごとに独立して巻かれ、ピストン２０２の位置を径方向に制御する支持用コイル２０７が設けられている。そして、駆動用コイル２０６は、支持部材２０５を介してケーシング２０１にて支持されている。
【００３１】
そして、支持用コイル２０７に流す電流を制御することにより、内側ヨーク２０２ａに働く吸引力を調整し、ピストン２０２とシリンダ２０３との間にギャップを確保しながら、ピストン２０２とシリンダ２０３とを非接触状態に保つことができる。また、駆動用コイル２０６に交流電流を流すことにより、外側ヨーク２０４とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石２０２ｂによる磁束との相互作用によって軸方向に推力を発生させ、ピストン２０２を往復運動させることができる。
これにより、リニアモータの固定子をケーシング２０１の内側に収容する必要がなくなり、リニアモータの固定子を作動ガスと分離することができる。このため、作動ガスの汚染源を減少させることが可能となり、冷却性能の劣化を抑制することが可能となるとともに、振動型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００３２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
図４において、振動型圧縮機には、１対の対向可動振動式のピストン３０２、ピストン３０２を収容するシリンダ３０３、ピストン３０２を軸方向に駆動する１対のリニアモータ、リニアモータを収容し、シリンダ３０３に接続されたケーシング３０１が設けられている。なお、振動型圧縮機の内部には、数ＭＰａ程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング３０１およびシリンダ３０３が圧力容器を構成することができる。
【００３３】
ここで、リニアモータには、ケーシング３０１の内部に固定された固定子およびピストン３０２と一体的に移動可能な可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン３０２に連結された内側ヨーク３０２ａ、内側ヨーク３０２ａに一体的に設けられたメイン磁石３０２ｂおよびその両側に配置された１対のサイド磁石３０２ｃが設けられている。ここで、内側ヨーク３０２ａは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石３０２ｂおよびサイド磁石３０２ｃは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石３０２ｂおよびサイド磁石３０２ｃは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。
【００３４】
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石３０２ｂの外周を覆うように巻かれ、ピストン３０２を軸方向に駆動する駆動用コイル３０６、駆動用コイル３０６を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク３０４、外側ヨーク３０４ごとに独立して巻かれ、ピストン３０２の位置を径方向に制御する支持用コイル３０７が設けられている。そして、駆動用コイル３０６は、支持部材３０５を介してシリンダ３０３にて支持されている。
【００３５】
そして、支持用コイル３０７に流す電流を制御することにより、内側ヨーク３０２ａに働く吸引力を調整し、ピストン３０２とシリンダ３０３との間にギャップを確保しながら、ピストン３０２とシリンダ３０３とを非接触状態に保つことができる。また、駆動用コイル３０６に交流電流を流すことにより、外側ヨーク３０４とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石３０２ｂによる磁束との相互作用によって軸方向に推力を発生させ、ピストン３０２を往復運動させることができる。
【００３６】
これにより、ピストン３０２の推力の発生部をピストン３０２と分離することができ、内側ヨーク３０２ａと外側ヨーク３０４との間にシリンダ３０３が配置されないようにして、内側ヨーク３０２ａと外側ヨーク３０４との間のギャップを低減することができる。このため、内側ヨーク３０２ａと外側ヨーク３０４との間で構成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、同じ推力を発生させるために必要な駆動用コイル３０６への供給電流を低減させることができる。
【００３７】
図５は、本発明の第４実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
図５において、図１の支持用コイル１０７は、互いに分割された８個の駆動用コイル１０７ａ〜１０８ｈにて構成されているものとする。そして、例えば、ピストン１０２の位置を上向きに補正する場合、支持用コイル１０７ａに電流Ｉａを流すとともに、その支持用コイル１０７ａと周方向に隣接する支持用コイル１０７ｂ、１０７ｈに対してより小さな電流Ｉｂ、Ｉｈを逆方向にそれぞれ流すことにより、ピストン１０２の位置を径方向に制御することができる。
【００３８】
これにより、ピストン１０２の位置を径方向に制御する際に、ピストン１０２の径方向に推力のばらつきが発生することを防止することができ、ピストン１０２の傾きを防止して径方向の中立位置にピストンを保持することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、内側ヨークを円筒形状にて形成する方法について説明したが、圧縮空間側とは反対側に面した部分の内側ヨークが磁気飽和しない程度にくり抜かれた形状であってもよいし、圧縮空間側がくり抜かれた可動シリンダ型形状であってもよい。また、上述した実施形態では、外側ヨークを８分割する方法について説明したが、６分割であってもよいし、１２分割であってもよいし、それ以外の分割数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の振動型圧縮機の一部を拡大して示す横断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】従来の振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０１、２０１、３０１  ケーシング
１０２、２０２、３０２  ピストン
１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ  内側ヨーク
１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ  メイン磁石
１０２ｃ、２０２ｃ、３０２ｃ  サイド磁石
１０３、３０３  シリンダ
１０４、２０４、３０４  外側ヨーク
１０５、２０５、３０５  支持部材
１０６、２０６、３０６  駆動用コイル
１０７、２０７、３０７、４０７ａ〜４０７ｈ  支持用コイル
１０８  位置検出器
【図１】
2007291991.tif 000003
【図２】
2007291991.tif 000004
【図３】
2007291991.tif 000005
【図４】
2007291991.tif 000006
【図５】
2007291991.tif 000007
【図６】
2007291991.tif 000008